Abstract Exosomes are a valuable biomaterial for the development of novel nanocarriers as functionally advanced drug delivery systems. To control and modify the performance of exosomal nanocarriers, we developed hybrid exosomes by fusing their membranes with liposomes using the freeze–thaw method. Exosomes embedded with a specific membrane protein isolated from genetically modified cells were fused with various liposomes, confirming that membrane engineering methods can be combined with genetic modification techniques. Cellular uptake studies performed using the hybrid exosomes revealed that the interactions between the developed exosomes and cells could be modified by changing the lipid composition or the properties of the exogenous lipids. These results suggest that the membrane-engineering approach reported here offers a new strategy for developing rationally designed exosomes as hybrid nanocarriers for use in advanced drug delivery systems.

ADVERTISEMENT RETURN TO ISSUEPREVArticleNEXTSelf-aggregates of hydrophobized polysaccharides in water. Formation and characteristics of nanoparticlesKazunari Akiyoshi, Shigeru Deguchi, Nobuhiro Moriguchi, Shigehiko Yamaguchi, and Junzo SunamotoCite this: Macromolecules 1993, 26, 12, 3062–3068Publication Date (Print):June 1, 1993Publication History Published online1 May 2002Published inissue 1 June 1993https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ma00064a011https://doi.org/10.1021/ma00064a011research-articleACS PublicationsRequest reuse permissionsArticle Views4288Altmetric-Citations535LEARN ABOUT THESE METRICSArticle Views are the COUNTER-compliant sum of full text article downloads since November 2008 (both PDF and HTML) across all institutions and individuals. These metrics are regularly updated to reflect usage leading up to the last few days.Citations are the number of other articles citing this article, calculated by Crossref and updated daily. Find more information about Crossref citation counts.The Altmetric Attention Score is a quantitative measure of the attention that a research article has received online. Clicking on the donut icon will load a page at altmetric.com with additional details about the score and the social media presence for the given article. Find more information on the Altmetric Attention Score and how the score is calculated. Share Add toView InAdd Full Text with ReferenceAdd Description ExportRISCitationCitation and abstractCitation and referencesMore Options Share onFacebookTwitterWechatLinked InRedditEmail Other access optionsGet e-Alertsclose Get e-Alerts

Mucosal diseases are becoming more prevalent and needle-free vaccines could be instrumental in combating this. A nanometre-sized hydrogel consisting of a cationic type of cholesteryl group bearing pullulan has now been used as an intranasal vaccine-delivery system. Nanotechnology is an innovative method of freely controlling nanometre-sized materials1. Recent outbreaks of mucosal infectious diseases have increased the demands for development of mucosal vaccines because they induce both systemic and mucosal antigen-specific immune responses2. Here we developed an intranasal vaccine-delivery system with a nanometre-sized hydrogel (‘nanogel’) consisting of a cationic type of cholesteryl-group-bearing pullulan (cCHP). A non-toxic subunit fragment of Clostridium botulinum type-A neurotoxin BoHc/A administered intranasally with cCHP nanogel (cCHP–BoHc/A) continuously adhered to the nasal epithelium and was effectively taken up by mucosal dendritic cells after its release from the cCHP nanogel. Vigorous botulinum-neurotoxin-A-neutralizing serum IgG and secretory IgA antibody responses were induced without co-administration of mucosal adjuvant. Importantly, intranasally administered cCHP–BoHc/A did not accumulate in the olfactory bulbs or brain. Moreover, intranasally immunized tetanus toxoid with cCHP nanogel induced strong tetanus-toxoid-specific systemic and mucosal immune responses. These results indicate that cCHP nanogel can be used as a universal protein-based antigen-delivery vehicle for adjuvant-free intranasal vaccination.

Insulin (Ins) spontaneously and easily complexed with the hydrogel nanoparticle of hydrophobized cholesterol-bearing pullulan (CHP) in water. The complexed nanoparticles (diameter 20–30 nm) thus obtained formed a very stable colloid. The thermal denaturation and subsequent aggregation of Ins were effectively suppressed upon complexation. The complexed Ins was significantly protected from enzymatic degradation. Spontaneous dissociation of Ins from the complex was barely observed, except in the presence of bovine serum albumin. The original physiological activity of complexed Ins was preserved in vivo after i.v. injection.

Abstract Fibroblastic tumour stroma comprising mesenchymal stem cells (MSCs) and cancer-associated fibroblasts (CAFs) promotes the invasive and metastatic properties of tumour cells. Here we show that activated CD8 + T cell-derived extracellular vesicles (EVs) interrupt fibroblastic stroma-mediated tumour progression. Activated CD8 + T cells from healthy mice transiently release cytotoxic EVs causing marked attenuation of tumour invasion and metastasis by apoptotic depletion of mesenchymal tumour stromal cells. Infiltration of EV-producing CD8 + T cells is observed in neovascular areas with high mesenchymal cell density, and tumour MSC depletion is associated with preferential engulfment of CD8 + T cell EVs in this setting. Thus, CD8 + T cells have the capacity to protect tumour progression by EV-mediated depletion of mesenchymal tumour stromal cells in addition to their conventional direct cytotoxicity against tumour cells.

With their low immunogenicity and excellent deliverability, extracellular vesicles (EVs) are promising platforms for drug delivery systems. In this study, hydrophobic molecule loading techniques were developed via an exchange reaction based on supramolecular chemistry without using organic solvents that can induce EV disruption and harmful side effects. To demonstrate the availability of an exchanging reaction to prepare drug-loading EVs, hydrophobic boron cluster carborane (CB) was introduced to EVs (CB@EVs), which is expected as a boron agent for boron neutron capture therapy (BNCT). The exchange reaction enabled the encapsulation of CB to EVs without disrupting their structure and forming aggregates. Single-particle analysis revealed that an exchanging reaction can uniformly introduce cargo molecules to EVs, which is advantageous in formulating pharmaceuticals. The performance of CB@EVs as boron agents for BNCT was demonstrated in vitro and in vivo. Compared to L-BPA, a clinically available boron agent, and CB delivered with liposomes, CB@EV systems exhibited the highest BNCT activity in vitro due to their excellent deliverability of cargo molecules via an endocytosis-independent pathway. The system can deeply penetrate 3D cultured spheroids even in the presence of extracellular matrices. The EV-based system could efficiently accumulate in tumor tissues in tumor xenograft model mice with high selectivity, mainly via the enhanced permeation and retention effect, and the deliverability of cargo molecules to tumor tissues in vivo enhanced the therapeutic benefits of BNCT compared to the L-BPA/fructose complex. All of the features of EVs are also advantageous in establishing anticancer agent delivery platforms.

We have developed three types of exosomal membrane binding fluorescent probes, Mem Dye-Green, Mem Dye-Red and Mem Dye-Deep Red, to monitor exosome uptake into cells. The dyes contain a cyanine group as a fluorescent scaffold, which allows for highly sensitive fluorescence imaging of the exosome. These dyes can also be used to observe the dynamics of exosomes in live cells. The use of PKH dyes (Figure 1), which are currently the most widely-used fluorescent probes for exosome labeling, has some limitations. For example, PKH dyes tend to aggregate to form exosome-like nanoparticles, and these nanoparticles are uptaken by cells. Moreover, Mehdi suggested that the use of PKH dyes triggers an enlargement of the exosome size owing to membrane fusion or intercalation. To overcome the limitations of PKH dyes, we introduce amphiphilic moieties to the cyanine. To investigate the characteristics of the Mem Dyes as exosome labeling probes, we perform nanoparticle tracking analysis (NTA), zeta potential measurement and confocal microscopy. The Mem Dyes show excellent performance for exosome labeling (no aggregation and less size shift).